Análise da estabilidade estática de sistemas elétricos de potência com influência de fontes renováveis de energia utilizando fluxo de carga continuado e processamento paralelo

Orientador: Prof. Dr. Thales Souza Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Santo André, 2018. Este trabalho apresenta um estudo de estabilidade estática de tensão que utiliza o fluxo de carga continuado para determinação das curvas PV. A determinação das curvas PV permite a obtenção da margem de estabilidade de tensão que consiste na determinação da quantidade de carga adicional, a partir de um ponto de operação, que causaria o colapso de tensão no sistema. Ademais, com o objetivo de verificar a influência na rede elétrica, o estudo proposto considera a inserção de centrais geradoras eólicas como representação de energia renovável e intermitente. Nesse sentido, de maneira a buscar uma otimização computacional e numérica do algoritmo utilizado para o processo de simulação, é empregada a computação paralela como uma ferramenta de otimização computacional de forma que possam ser executadas em diferentes unidades de processamento ao mesmo tempo, reduzindo o tempo total de execução. Para tanto, é apresentada uma metodologia de programação paralela em Unidades de Processamento Gráfico (GPU), utilizando a plataforma de programação CUDA, aplicada ao fluxo de carga continuado nos cálculos computacionais intensivos e a CPU, encarregada de comandar a sequência do algoritmo e executar cálculos menores. Assim, a partir das simulações propostas, é realizada uma comparação de desempenho e precisão entre utilizar ou não o processamento paralelo, com fim de otimizar os estudos de estabilidade requeridos no planejamento e operação do sistema elétrico. This work is focused in a study of static voltage stability that uses the Continuation Power Flow (CPF) to determine the PV curves. The determination of the PV curves allows obtaining the Voltage Stability Margin, which consists in determining the amount of additional load from an operation point that would cause the voltage collapse in the system. In addition, the proposed study considers the insertion of Wind Energy Conversion Systems (WECS) as a representation of renewable energy, with the objective of verifying its influence in the electric network. In doing so, to achieve a computational and numerical optimization of the algorithm used for the simulation process, parallel computing is used as a computational optimization tool, so that it can be executed in different processing units simultaneously, reducing the total execution time. In this way, a methodology of parallel programming in Graphics Processing Units (GPU) is presented using the platform of programming CUDA, applied to the Continuation Power Flow in the intensive computational calculations and the CPU, in charge for commanding the sequence of the algorithm and performing smaller calculations. Thus, from the proposed simulations, a comparison of performance and precision parallel processing and non-parallel processing is performed, in order to optimize the stability studies required in electrical system planning and operation.